Veletrh nápadů učitelů fyziky 18
Fyzika ve skautingu PAVEL KABRHEL Univerzita Hradec Králové Abstrakt V dnešní době se děti nesetkávají s pokusy jen ve vyučovacích hodinách. Příležitostí je mnohem více. Následující článek je zaměřen na fyzikální „outdoorové“ pokusy, které si děti z 3. skautského oddílu v Náchodě vyzkoušely během schůzek ve školním roce, nebo na táboře.
Co je skaut? „Junák - svaz skautů a skautek ČR je dobrovolné, nezávislé a nepolitické sdružení. V České republice je jednou z největších výchovných organizací. Posláním Junáka je podporovat rozvoj osobnosti dětí a mladých lidí, jejich duchovních, mravních, intelektuálních, sociálních a tělesných schopností, aby byli po celý život připraveni plnit povinnosti k sobě samým, bližním, vlasti, přírodě a celému lidskému společenství.“ [1] Junácká organizace se dělí do tří skupin tak, aby mohly být respektovány požadavky rozdílného přístupu k různým věkovým kategoriím dětí. Jedná se o světlušky a vlčata (předškoláci a 1. až 5. ročníku ZŠ), skauty a skautky (6. až 9. ročníku ZŠ), rangers a rovery (středoškoláci a vysokoškoláci) a starší členy. Skauting je na světě již přes 100 let, avšak vlivem totalitních režimů byl u nás mnoho let zakázán a také myšlenka skautingu bohužel byla leckdy totalitními režimy zneužita.
Fyzika a skaut? Na první pohled se může zdát, že skauting nemá nic společného s fyzikou, nebo alespoň s technikou. Nicméně je to právě skautský oddíl, kde se děti v dřívějších dobách setkávaly a i dnes setkávají s aktivitami, při kterých získávají základní „technické znalosti“ a manuální zručnost. Důvod je stejný pro dnešní i dřívější dobu, tábor za děti nikdo nepostaví a musí se na něm také o sebe postarat. Ať už se jedná o jednoduché věci, jako je naštípání dříví a zatopení v kamnech, či o náročnější, třeba postavení kuchyně, nebo latríny. Zvláště v dnešní době je tato činnost pro děti velmi důležitá, neboť s manuální činností se již moc ve školách nesetkávají. K tomu lze také dodat, že skauting na rozdíl třeba od fotbalového kroužku či hry na flétnu není přímo zaměřen na určitou činnost, ale děti se ve skautském oddíle setkávají s rozsáhlou a pestrou paletou aktivit a velmi záleží na vedoucím, čím se děti na schůzce, výpravě, či táboře budou zabývat. Je-li vedoucí alespoň trochu fyzikálně nadšen, poté není problém, aby se děti setkaly i s fyzikou.
104
Veletrh nápadů učitelů fyziky 18
Fyzikální outdoorové aktivity Děti ve skautském oddíle častokrát vyrážejí na výpravy, leckdy i vícedenní. Již zde se nabízí možnost zařadit trochu fyziky. Výpravy totiž nemusí směřovat jen do přírody, může se jednat o návštěvu různých technických památek, muzeí, hvězdárny či například elektrárny. Tyto možnosti však ponechme stranou a podívejme se na konkrétní aktivity z mechaniky a optiky. Mechanika Z mechaniky se nám nabízí různé táborové stavby. Skauti jsou ve světě známí vázanými stavbami, které si musí navrhnout a postavit. Může se jednat například o táborovou bránu, most, nebo katapult. Náměty lze čerpat z knížek, kterých bylo vydáno dosti, nebo na internetu. K sestrojení katapultu například dětem posloužila internetová stránka VirtualTrebuchet [2].
Obr. 1 - Sestrojený katapult Zkonstruovaný katapult sice zpočátku nestřílel úplně podle plánů, ale po doladění byl dostřel velmi uspokojivý. Jako závaží posloužila bedna naplněná kameny a kovovými předměty. Celková hmotnost byla asi 300 kg. Jako střely byly vybrány plastové láhve naplněné vodou. Z oblasti mechaniky se dále může jednat například o sestrojení voru, horkovzdušného balónu, či pece k upečení chleba. Optika Sestrojování katapultu je spíše pro starší děti. Pro mladší děti se nám nabízí klasická aktivita, se kterou se setkávají již v mateřské školce. Jedná se totiž o kreslení křídami na zem. Zpestřit tuto aktivitu lze pomocí hračky běžně dostupné v dnešních hračkárnách - 3D SIDEWALK CHALK. Nicméně cena této hračky je podle mě zbytečně velká. Stačí pořídit obyčejné barevné křídy v papírnictví, převážně pak modrou a červenou, a k tomu dokoupit 3D brýle Chromadepth, díky nimž obrázek nakreslený na černém povrchu (většinou asfaltce) se dětem jeví trojrozměrně. Červené čáry jakoby nejvíce vystupují z obrázku nahoru, modré naopak zůstávají co nejníže. Vysvět-
105
Veletrh nápadů učitelů fyziky 18
lením tohoto jevu se zde nebudeme zabývat. Kromě obyčejného kreslení obrázků je možné dětem nakreslit na asfaltku červené „3D bludiště“, kterým mají projít, či červeného „3D panáka“ na skákání.
Obr. 2 - Hračka 3D SIDEWALK CHALK a brýle Chromadepth [3], [4] Další aktivitou, se kterou se dnešní děti moc nesetkají, je „klasické fotografování“. Sice děti většinou fotí pomocí mobilu a v rodinách se častokrát jeden lepší digitální fotoaparát nalezne, nicméně o fotografování děti moc nevědí. Není proto na škodu je seznámit nejprve s principem dírkové komory (camera obscura) a ukázat jim ji, aby pochopily rozdíl mezi předmětem a obrazem. Pomocí komory však nedojde k trvalému zachycení obrazu. K tomu je zapotřebí fotografického materiálu. K seznámení s ním je pro děti vhodná následující aktivita. Dětem se rozdá fotografický papír, který může být i starší a nalezneme ho třeba na půdě z dob, kdy ještě digitální fotoaparáty nebyly v běžné domácnosti. Lze jej také zakoupit či poprosit výrobce o poslání starších, již prošlých. Fotografický papír se nechá celý osvítit, stačí velmi krátká doba a dětem se rozdají štětce. Je možné kreslit černobílé, nebo bíločerné obrázky. Černobílý obrázek vznikne tak, že štětcem namočeným do vývojky kreslíme na fotografický papír. Veškeré nakreslené čáry po krátké době černají. Je-li obrázek nakreslený, je potřeba celý fotografický papír ponořit do vody a poté do nádoby (hlubšího tácu apod.) s ustalovačem. Po vyjmutí obrázku z nádoby s ustalovačem je vhodné obrázek ještě umýt ve vodě a samozřejmě je nutné ho nechat usušit. Tím se vytvořil černobílý obrázek. Chceme-li bíločerný obrázek, je potřeba kreslit štětcem namočeným do ustalovače. Na fotografickém papíru tyto tahy štětcem moc dobře nebudou vidět. Po nakreslení obrázku se papír umyje vodou a umístí do nádoby s vývojkou. Místa, která nebyla potřena ustalovačem, začnou tmavnout. Proces tmavnuté je možné kdykoliv přerušit vyjmutím papíru z nádoby s vývojkou a umytím vodou. Tímto vznikne bíločerný obrázek, který je vhodný ještě na chvilku celý ponořit do ustalovače. Děti se při této aktivitě seznámí se základním fotografickým materiálem. Důležité je však podotknout, že se jedná o jedovaté chemikálie a je nutné dodržovat určitou bezpečnost. Po seznámení se s fotografickým materiálem již není problém vyrazit s dětmi fotit. Děti samozřejmě potřebují velkou pomoc s nastavením fotoaparátu. Nafocený film je možné poté nechat vyvolat, nebo ti, kteří si ještě troufnou, si ho můžou vyvolat sami. Pak již jen stačí vytvořit s dětmi skutečné fotografie. Pro mladší děti se jedná skoro
106
Veletrh nápadů učitelů fyziky 18
až o kouzlo, při kterém umisťují papíry do kapalin, a najednou se jim objevuje obrázek.
Obr. 3 - Černobílý a bíločerný obrázek a vyvolávání fotek Rozdělávání ohně Poslední aktivitou, o které se ještě zmíním, je rozdělávání ohně. Po dlouhodobějším dešti, v zimě, či za silného větru je někdy problém rozdělat oheň pomocí zápalek nebo zapalovače. Proto se skauti pravidelně učí rozdělávat oheň, aby i v nepříznivých podmínkách nebyl problém pro ně uvařit polévku, čaj či usušit si oblečení. Velmi zajímavou činností se stane rozdělávání ohně, když zápalky ani zapalovač není k dispozici. V tomto případě přichází na řadu v dnešní době netradiční, avšak z historického hlediska naopak tradiční způsoby rozdělávání ohně. Hezký přehled je možné najít na internetových stránkách, například na Bushcraft.cz [5]. Za velmi jednoduché lze považovat rozdělávání pomocí baterie. Jedná se o zkratování baterie o napětí 9 V pomocí jemné ocelové vlny. Ocelová vlna je možná k dostání v řemeslnických obchodech. Vypadá jako velmi jemná drátěnka. Existuje několik druhů. Pro pokus je nejlepší velmi jemná ocelová vlna. Vlnu před pokusem načechráme a přiložíme současně ke kladnému a zápornému pólu baterie. Vlnou začne procházet proud a vznítí se. Je možné taky do žhnoucí vlny trochu fouknout. Tím dosáhneme větší efektivnosti. Je nutné však dodržovat určitou bezpečnost. Baterie totiž nejsou konstruovány pro rozdělávání ohně a při pokusu se sami také ohřívají. Je proto nutné vlnu k baterii přiložit jen na velmi krátkou chvíli. Zároveň je nutné dávat pozor na rozžhavené malé kousky ocelové vlny, aby se nedostaly na oblečení, pokožku, nevlétly do očí apod.
Obr. 4 - Rozdělávání ohně pomocí baterie
107
Veletrh nápadů učitelů fyziky 18
Další možností je rozdělávání ohně křesáním. Za křesadlo, používané k rozdělávání ohně, lze považovat soupravu několika předmětů - křesacího kamene, ocílky, práchna a troudu. Sice takové křesadlo bylo před vynálezem zápalek dlouhou dobu jedním z nejčastěji používaných způsobů zapalování ohně, ale pro menší děti je zapalování ohně pomocí klasického křesadla velmi náročné. Naopak jednoduchým způsobem je rozdělávání ohně pomocí dnešních outdoorových křesadel, které lze zakoupit v prodejně s turistickým, horolezeckým, či například vojenským vybavením. Toto křesadlo tvoří ocelová tyčinka s křesacím plíškem. K zapálení ohně postačí nakupit menší množství suché trávy, větviček, či zabalit křesací plíšek do toaletního papíru apod. Křesacím plíškem se poté prudce sjede po tyčince křesadla. Vytvořené jiskry zapálí připravený materiál. K vytvoření jiskry dětem v pohodě poslouží obyčejné křemeny, avšak rozdělat oheň pomocí křemenů je velmi těžké. Poslední možností rozdělávání ohně, o kterém se zmíním, je pomocí slunečního záření. Záření přicházející od Slunce projde atmosférou a dopadne na povrch Země. Každý jistě ví, že lupou ho lze soustředit na malou plošku. Pokud jej necháme dopadnout na snadno zápalný materiál, vznítí se. Může se například jednat o zmuchlané suché noviny s nějakým tmavým obrázkem. Běžně se používá spojka ze skla, ale není to jediná možnost. Jako čočku lze použít i velkou kulovou baňku naplněnou kapalinou, například vodou. Sice voda významně pohlcuje infračervené záření, ale něco také voda propustí, a to stačí. K zapálení je hodná kulová baňka o velkém objemu. Čím větší, tím lepší, avšak při velkém objemu mají děti problémy s udržením baňky s kapalinou. Při pokusu je nutné dodržovat opět určitou bezpečnost. Není vhodné dívat se delší dobu do místa ohniska a samozřejmě v žádném případě není vhodné dívat se skrz baňku a spojky na Slunce.
Literatura [1] Skaut.cz [online]. 2011 [cit. 2013-09-09]. Dostupné z: http://www.skaut.cz [2] VirtualTrebuchet 2.0 [online]. [cit. 2013-09-09]. Dostupné z: http://www.virtualtrebuchet.com [3] 3D chodníkové křídy. Minibazar.cz [online]. [cit. 2013-09-09]. Dostupné z: http://www.mimibazar.cz/foto.php?id=43592207&tab=10 [4] 3D brýle Chromadepth Standard. GALI-3D eShop [online]. 2005-2010 [cit. 201309-09]. Dostupné z: http://shop.gali3d.com/katalog_detail/katalog_detail.php?id=11&language=cz [5] OHEŇ. Bushcraft.cz [online]. 2011 [cit. 2013-09-09]. Dostupné z: http://bushcraft.cz/rubrika/nutne-k-preziti/ohen/
108
